JP2005100687A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which has easy maintainability and can be manufactured easily. <P>SOLUTION: The fuel cell comprises: a unit fuel cell 2 which has a fuel side electrode 2b, a solid electrolyte 2c, and an oxygen side electrode 2d formed in order on an electrode supporting body 2a through which a gas can pass in an axis length direction; a cell support board 10 which supports and fixes one end of the unit fuel cell 2; and a gas tank 11 on which the cell support board 10 is formed. The gas in the gas tank 11 passes through the electrode supporting body 2a via through holes 15 formed in the cell support board 10 from the one end to the other end of the unit fuel cell 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池セルへのガス供給が簡単な燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell in which gas supply to a fuel cell is simple.

次世代エネルギーとして、近年、固体電解質形型燃料電池セルを収納容器内に複数収容した燃料電池が種々提案されている。固体電解質形燃料電池セルは、例えば、酸素側電極の表面に固体電解質、燃料側電極を順次形成して構成されており、燃料側電極側に燃料(水素)を流し、酸素側電極側に空気(酸素)を流して1000℃程度で発電される。   In recent years, various types of fuel cells in which a plurality of solid electrolyte fuel cells are accommodated in a storage container have been proposed as next-generation energy. A solid electrolyte fuel cell is configured, for example, by sequentially forming a solid electrolyte and a fuel side electrode on the surface of an oxygen side electrode, and fuel (hydrogen) is flowed to the fuel side electrode side, and air is supplied to the oxygen side electrode side. Electricity is generated at about 1000 ° C. by flowing (oxygen).

従来、燃料電池セル内部へのガスの供給は、ガスタンクに設けられた配管を、複数の燃料電池セルの内部にそれぞれ挿入して行われていた。   Conventionally, the gas supply to the inside of the fuel cell has been performed by inserting pipes provided in the gas tank into the plurality of fuel cells, respectively.

一方、燃料電池セルに複数のガス通過孔を軸長方向に形成し、ガスを燃料電池セルの一端から導入し、他端から導出するように構成し、この燃料電池セルの一端部を、収納容器内にガス室を形成するための仕切壁の凹部に挿入して固定し、かつ凹部にガス室内に連通する貫通孔を形成したものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開平6−349515号公報
On the other hand, a plurality of gas passage holes are formed in the fuel cell in the axial length direction, and the gas is introduced from one end of the fuel cell and led out from the other end. There is known one in which a through hole communicating with the gas chamber is formed in the concave portion by being inserted and fixed in a concave portion of a partition wall for forming a gas chamber in the container (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-6-349515

しかしながら、ガスタンクに設けられた配管をセル内部に挿入した燃料電池では、配管数が多く、手間がかかるという問題があった。   However, the fuel cell in which the pipes provided in the gas tank are inserted into the cell has a problem that the number of pipes is large and time-consuming.

また、特許文献1に記載された燃料電池では、収納容器を仕切壁で仕切り、収納容器内にガス室を形成しており、この仕切壁の凹部に燃料電池セルの一端部を固定していたため、収納容器内の仕切壁の凹部に燃料電池セルを一本一本配置し、セットする必要があり、燃料電池の製造に手間がかかるという問題があった。   Further, in the fuel cell described in Patent Document 1, the storage container is partitioned by a partition wall, a gas chamber is formed in the storage container, and one end portion of the fuel cell is fixed to the recess of the partition wall. There is a problem that it is necessary to arrange and set the fuel cells one by one in the concave portion of the partition wall in the storage container, and it takes time to manufacture the fuel cells.

また、例えば、1本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルを取り替えることは殆ど不可能であり、燃料電池自体を取り替える必要があった。   For example, when one fuel cell is damaged, it is almost impossible to replace the fuel cell, and the fuel cell itself needs to be replaced.

本発明は、メンテナンスが容易であるとともに、容易に作製できる燃料電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a fuel cell that is easy to maintain and can be easily manufactured.

本発明の燃料電池は、軸長方向にガス通過可能な電極支持体に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次設けてなる燃料電池セルと、該燃料電池セルの一端部を保持固定するセル支持板と、該セル支持板が設けられるガスタンクとを具備するとともに、前記ガスタンク内のガスが、前記セル支持板に設けられた貫通孔を介して前記電極支持体を前記燃料電池セルの一端部から他端部に通過することを特徴とする。   The fuel cell according to the present invention includes a fuel cell in which an inner electrode, a solid electrolyte, and an outer electrode are sequentially provided on an electrode support that allows gas to pass in the axial direction, and a cell that holds and fixes one end of the fuel cell. And a gas tank in which the cell support plate is provided, and the gas in the gas tank is connected to the electrode support through one or more through holes provided in the cell support plate. It passes through to the other end.

このような燃料電池では、燃料電池セルの一端部をセル支持板に保持固定し、このセル支持板をガスタンクに設けたため、燃料電池セルは収納容器に固定されるのではなく、収納容器内に収容されたガスタンクに保持固定されるため、例えば、1本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルが保持固定されたガスタンクを収納容器から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となる。   In such a fuel cell, one end portion of the fuel cell is held and fixed to the cell support plate, and this cell support plate is provided in the gas tank. Therefore, the fuel cell is not fixed to the storage container, but in the storage container. For example, if one fuel cell is damaged, the gas tank in which the fuel cell is held and fixed can be removed from the storage container and replaced with another non-defective product. Becomes easy.

また、ガスタンク内のガスが、セル支持板に設けられた貫通孔を介して、電極支持体を燃料電池セルの一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンクから燃料電池セルにガスを供給することができる。   In addition, since the gas in the gas tank passes through the electrode support from one end of the fuel cell to the other end through a through hole provided in the cell support plate, it does not require piping or the like as in the prior art. The gas can be supplied from the gas tank to the fuel cell.

さらに、本発明では、内側電極を燃料電池セルの支持体とすることなく、内側電極とは別個に電極支持体を設けたので、内側電極、電極支持体に、電極、支持体として最適な特性となるように組成等を制御することができる。   Furthermore, in the present invention, since the electrode support is provided separately from the inner electrode without using the inner electrode as a support for the fuel cell, the inner electrode and the electrode support are optimal characteristics as an electrode and support. The composition and the like can be controlled so that

また、本発明の燃料電池は、セル支持板はガスタンクの一部を構成することを特徴とする。特に、セル支持板は、貫通孔を有するガスタンクの天板であることが望ましい。このような燃料電池では、ガスタンクとは別個にセル支持板を用いる必要がないため、燃料電池を簡素な構造とでき、しかも容易に作製できる。   The fuel cell of the present invention is characterized in that the cell support plate constitutes a part of a gas tank. In particular, the cell support plate is desirably a top plate of a gas tank having a through hole. In such a fuel cell, since it is not necessary to use a cell support plate separately from the gas tank, the fuel cell can have a simple structure and can be easily manufactured.

さらに、本発明の燃料電池は、燃料電池セルの一端部は、外側電極の非形成領域とされており、露出した固体電解質がシール剤にてセル支持板に固定されていることを特徴とする。   Furthermore, the fuel cell of the present invention is characterized in that one end of the fuel cell is a non-exposed region of the outer electrode, and the exposed solid electrolyte is fixed to the cell support plate with a sealing agent. .

例えば、外側電極が形成された部分をシール剤でセル支持板に固定すると、多孔質な外側電極を介してガスタンク内のガスが漏出してしまうが、本発明の燃料電池では、緻密質の固体電解質をシール剤にてセル支持板に固定するため、ガスタンク内のガスの燃料電池セルからの漏出を確実に防止できる。   For example, when the portion where the outer electrode is formed is fixed to the cell support plate with a sealant, the gas in the gas tank leaks through the porous outer electrode. However, in the fuel cell of the present invention, a dense solid Since the electrolyte is fixed to the cell support plate with a sealing agent, leakage of the gas in the gas tank from the fuel cell can be reliably prevented.

即ち、燃料電池セルでは、外側電極は固体電解質へガスを供給する必要があるため多孔質とされ、固体電解質は燃料ガスと酸素含有ガスを遮断する必要があるため緻密質とされており、本発明では、ガスタンクからのガスがセル支持板の貫通孔を介して燃料電池セルの電極支持体を流れるが、緻密質の固体電解質部分をセル支持板にシール剤にて接合するため、燃料電池セルからのガスの漏出を防止できる。   That is, in the fuel cell, the outer electrode is made porous because it is necessary to supply gas to the solid electrolyte, and the solid electrolyte is made dense because it is necessary to shut off the fuel gas and the oxygen-containing gas. In the invention, the gas from the gas tank flows through the electrode support of the fuel cell through the through-hole of the cell support plate. However, since the dense solid electrolyte portion is joined to the cell support plate with a sealing agent, the fuel cell Leakage of gas from can be prevented.

また、本発明の燃料電池は、ガスタンクは収納容器内に収納されていることを特徴とする。このような燃料電池では、ガスタンクは収納容器とは別個独立に存在するため、例えば、ガスタンクに設けられた複数の燃料電池セルが破損した場合であっても、収納容器からガスタンク毎取り出して交換することができる。   In the fuel cell of the present invention, the gas tank is stored in a storage container. In such a fuel cell, since the gas tank exists independently of the storage container, for example, even when a plurality of fuel battery cells provided in the gas tank are damaged, the gas tank is taken out from the storage container and replaced. be able to.

さらに、本発明の燃料電池は、電極支持体は軸長方向にガス通過孔を有し、セル支持板は前記電極支持体のガス通過孔と連通する貫通孔を有するとともに、前記セル支持板の貫通孔の総断面積は、前記燃料電池セルのガス通過孔の総断面積以下であることを特徴とする。   Furthermore, in the fuel cell of the present invention, the electrode support has a gas passage hole in the axial direction, the cell support plate has a through hole communicating with the gas passage hole of the electrode support, and the cell support plate The total cross-sectional area of the through hole is less than or equal to the total cross-sectional area of the gas passage hole of the fuel cell.

このような燃料電池は、電極支持体のガス通過孔とセル支持板の貫通孔が連通しており、セル支持板の貫通孔の断面積の総和は、燃料電池セルのガス通過孔の断面積の総和以下であるため、燃料電池セル間での圧力損失のばらつきを抑制でき、特に複数の燃料電池セルを併設する場合においても、燃料電池セルの製造バラツキによらず、セル支持板の貫通孔の断面積によりガス量を制御できるため、それぞれのセルにガスを均一に流れるようにすることができる。   In such a fuel cell, the gas passage hole of the electrode support and the through hole of the cell support plate communicate with each other, and the sum of the cross sectional areas of the through holes of the cell support plate is the cross sectional area of the gas passage hole of the fuel cell. Therefore, even when a plurality of fuel cells are installed, the through holes in the cell support plate can be used regardless of the manufacturing variation of the fuel cells. Since the gas amount can be controlled by the cross-sectional area, the gas can flow uniformly in each cell.

また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルは軸長方向に複数のガス通過孔を有することを特徴とする。   Moreover, the fuel cell of the present invention is characterized in that the fuel cell has a plurality of gas passage holes in the axial direction.

このような燃料電池では、1つの燃料電池セルに複数のガス通過孔を有する場合において、燃料電池セルの各ガス通過孔の断面積にばらつきが生じていたとしても、セル支持板の貫通孔の断面積の総和は燃料電池セルのガス通過孔の断面積の総和以下であるため、ガスタンクから燃料電池セルに供給可能なガス量よりも燃料電池セルから排出可能なガス量が大きいため、セルのそれぞれの通過孔にガスを均一に流れるようにすることができる。   In such a fuel cell, when one fuel cell has a plurality of gas passage holes, even if the cross-sectional area of each gas passage hole of the fuel cell varies, the through holes of the cell support plate Since the sum of the cross-sectional areas is less than or equal to the sum of the cross-sectional areas of the gas passage holes of the fuel cell, the amount of gas that can be discharged from the fuel cell is larger than the amount of gas that can be supplied from the gas tank to the fuel cell. The gas can be made to uniformly flow through the respective through holes.

さらに、本発明の燃料電池は、セル支持板には、燃料電池セルのガス通過孔と同数の貫通孔が形成されており、前記燃料電池セルのガス通過孔に、前記セル支持板の貫通孔がそれぞれ連通していることを特徴とする。1つの燃料電池セルに複数のガス通過孔を有する場合においては、セル支持板にガス通過孔と同数の貫通孔を形成し、それぞれ連通させることで、複数のガス通過孔にガスをさらに均一に流れるようにすることができる。   Further, in the fuel cell of the present invention, the cell support plate has through holes as many as the gas passage holes of the fuel cell, and the gas passage holes of the fuel cell have the through holes of the cell support plate. Are characterized in that they communicate with each other. In the case where a single fuel cell has a plurality of gas passage holes, by forming the same number of through holes as the gas passage holes in the cell support plate and communicating with each other, the gas is more evenly distributed to the plurality of gas passage holes. It can be made to flow.

また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端に、該電極支持体の複数のガス通過孔及びセル支持板の複数の貫通孔が開口し、前記ガスタンクからのガスが一旦収容されるガス収容空間が設けられていることを特徴とする。   In the fuel cell of the present invention, a plurality of gas passage holes of the electrode support and a plurality of through holes of the cell support plate are opened at the end of the electrode support on the gas tank side of the fuel cell, and the gas from the gas tank Is provided with a gas storage space in which is temporarily stored.

このような燃料電池では、ガスタンクのガスはセル支持板の貫通孔を介してガス収容空間に一旦収容され、このガス収容空間から電極支持体内に流入するため、例えば、電極支持体に複数のガス通過孔が形成され、セル支持板に複数の貫通孔が形成されていたとしても、セル支持板の貫通孔に燃料電池セルのガス通過孔を位置合わせすることなく、ガスを燃料電池セルのガス通過孔に確実に供給できる。   In such a fuel cell, the gas in the gas tank is temporarily stored in the gas storage space via the through hole of the cell support plate and flows into the electrode support from the gas storage space. Even if the through holes are formed and the plurality of through holes are formed in the cell support plate, the gas is supplied to the fuel cell without aligning the gas through holes of the fuel cell with the through holes of the cell support plate. It can be reliably supplied to the passage hole.

また、複数の燃料電池セルにガスを供給するには、ガスタンクの圧力を高くしてそれぞれのセルに均一に流れるようにしなければならないが、上記したように、ガスタンクのガスがガス収容空間に一旦収容され、このガス収容空間から燃料電池セルのガス通過孔に流入するため、ガスタンクの圧力よりもガス収容空間の圧力が小さくなり、これにより、燃料電池セルの端面を押し出すような力を小さくでき、ガス封止信頼性を向上できる。また、支持板に小径の貫通孔を複数形成することにより、ガスタンクの内圧を十分高めることができ、複数の燃料電池セルに均一にかつ十分に供給できる。   Further, in order to supply gas to a plurality of fuel cells, it is necessary to increase the pressure of the gas tank so that the gas flows uniformly to each cell. As described above, the gas in the gas tank temporarily enters the gas storage space. Since the gas is stored and flows into the gas passage hole of the fuel battery cell from this gas storage space, the pressure of the gas storage space becomes smaller than the pressure of the gas tank, thereby reducing the force that pushes the end face of the fuel battery cell. The gas sealing reliability can be improved. Further, by forming a plurality of small-diameter through holes in the support plate, the internal pressure of the gas tank can be sufficiently increased, and the fuel cells can be uniformly and sufficiently supplied.

また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端面に、複数のガス通過孔が開口する凹部を形成し、前記燃料電池セル端面をセル支持板に当接してなることを特徴とする。また、支持板は保持固定用凹部を有しており、該保持固定用凹部内に貫通孔を形成するとともに、前記保持固定用凹部内にスペーサを配置し、該スペーサに燃料電池セル端が当接していることを特徴とする。さらに、セル支持板は保持固定用凹部を有しており、該保持固定用凹部内に貫通孔を形成するとともに、前記保持固定用凹部内に燃料電池セルの挿入量を規定するストッパを形成し、該ストッパに燃料電池セル端が当接していることを特徴とする。   In the fuel cell of the present invention, a recess having a plurality of gas passage holes is formed in the end surface of the electrode support on the gas tank side of the fuel cell, and the end surface of the fuel cell is in contact with the cell support plate. It is characterized by. Further, the support plate has a holding and fixing recess, and a through hole is formed in the holding and fixing recess, and a spacer is disposed in the holding and fixing recess, and the end of the fuel cell contacts the spacer. It is characterized by touching. Further, the cell support plate has a holding and fixing recess, and a through hole is formed in the holding and fixing recess, and a stopper for defining the insertion amount of the fuel cell is formed in the holding and fixing recess. The fuel cell end is in contact with the stopper.

ガス収容空間は、セル支持板の保持固定用凹部内にスペーサを配置し、このスペーサに燃料電池セル端を当接せしめることにより容易に形成できる。また、セル支持板の保持固定用凹部内に、燃料電池セルの挿入量を規定するストッパを形成することにより容易に形成できる。さらに、燃料電池セル端面にガス通過孔が開口する凹部を形成し、燃料電池セル端面をセル支持板に当接せしめることにより容易に形成できる。   The gas storage space can be easily formed by arranging a spacer in the holding and fixing recess of the cell support plate and bringing the end of the fuel cell into contact with the spacer. Moreover, it can form easily by forming the stopper which prescribes | regulates the insertion amount of a fuel cell in the recessed part for holding fixation of a cell support plate. Furthermore, it can be easily formed by forming a recess in which a gas passage hole is opened on the end surface of the fuel cell and bringing the end surface of the fuel cell into contact with the cell support plate.

本発明の燃料電池は、燃料電池セルの一端部をセル支持板に保持固定し、このセル支持板をガスタンクに設けたため、燃料電池セルは収納容器に固定されるのではなく、収納容器内に収容されたガスタンクに保持固定され、例えば、1本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルが保持固定されたガスタンクを収納容器から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となるとともに、ガスタンク内のガスが、セル支持板に設けられた貫通孔を介して、電極支持体を燃料電池セルの一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンクから燃料電池セルにガスを容易に供給することができる。   In the fuel cell of the present invention, one end of the fuel battery cell is held and fixed to the cell support plate, and this cell support plate is provided in the gas tank. Therefore, the fuel battery cell is not fixed to the storage container, but in the storage container. For example, if one fuel cell is damaged, it can be removed from the storage container and replaced with another non-defective product when one fuel cell is damaged. In addition, since the gas in the gas tank passes through the electrode support from one end of the fuel cell to the other end through a through hole provided in the cell support plate, piping or the like is used as in the past. The gas can be easily supplied from the gas tank to the fuel cell.

図1は、本発明の燃料電池を示すもので、符号1は断熱構造を有する収納容器を示している。この収納容器1の内部には、複数の燃料電池セル2が縦列配列して集合した複数のセルスタック3と、セルスタック3の上方に存在する燃焼領域4と、この燃焼領域4を挿通し、セルスタック3間に配設された酸素含有ガス供給管5と、燃焼領域4の上方に設けられた改質器6と、この改質器6の上方に設けられた熱交換部7とから構成されている。尚、酸素含有ガス供給管5は、理解を容易にするため、破線で記載した。   FIG. 1 shows a fuel cell according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a storage container having a heat insulating structure. Inside the storage container 1, a plurality of cell stacks 3 in which a plurality of fuel cells 2 are arranged in a tandem arrangement, a combustion region 4 existing above the cell stack 3, and the combustion region 4 are inserted, It is composed of an oxygen-containing gas supply pipe 5 disposed between the cell stacks 3, a reformer 6 provided above the combustion region 4, and a heat exchange unit 7 provided above the reformer 6. Has been. The oxygen-containing gas supply pipe 5 is indicated by a broken line for easy understanding.

収納容器1は、耐熱性金属からなる枠体1aと、枠体1a内面に設けられた断熱材1bとから構成されている。   The storage container 1 includes a frame 1a made of a heat-resistant metal and a heat insulating material 1b provided on the inner surface of the frame 1a.

セルスタック3は、例えば、図2に示すように、複数の燃料電池セル2を整列して構成され、3つのセルスタック3は3列に整列され、隣設した2列のセルスタック3最外部の燃料電池セル2の電極同士が導電部材42で接続され、これにより3列に整列した複数の燃料電池セル2が電気的に直列に接続している。セルスタック3はそれぞれ燃料ガスタンク11を有している。   For example, as shown in FIG. 2, the cell stack 3 is configured by arranging a plurality of fuel cells 2, and the three cell stacks 3 are arranged in three rows, and the two outermost cell stacks 3 arranged adjacent to each other. The electrodes of the fuel cells 2 are connected by a conductive member 42, whereby a plurality of fuel cells 2 arranged in three rows are electrically connected in series. Each cell stack 3 has a fuel gas tank 11.

具体的に説明すると、燃料電池セル2は扁平状であり、その内部には複数の燃料ガス通過孔8が形成されている。この燃料電池セル2は、楕円柱状(扁平状)の電極支持体2aの外面に、燃料側電極(内側電極)2b、緻密質な固体電解質2c、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極2dを順次積層し、酸素側電極2dと反対側の電極支持体2aの外面にインターコネクタ2eを形成して構成されている。   More specifically, the fuel battery cell 2 has a flat shape, and a plurality of fuel gas passage holes 8 are formed therein. This fuel battery cell 2 has an oxygen-side electrode 2d made of a fuel-side electrode (inner electrode) 2b, a dense solid electrolyte 2c, and porous conductive ceramics on the outer surface of an elliptical columnar (flat) electrode support 2a. Are sequentially laminated, and an interconnector 2e is formed on the outer surface of the electrode support 2a opposite to the oxygen side electrode 2d.

一方の燃料電池セル2と他方の燃料電池セル2との間には集電部材9を介在させ、一方の燃料電池セル2の電極支持体2aを、該電極支持体2aに設けられたインターコネクタ2e、集電部材9を介して他方の燃料電池セル2の酸素側電極2dに電気的に接続して、セルスタック3が構成されている。集電部材9は、金属及び/又は導電性の無機材質からなる板状及び/又はフェルト状とされている。   A current collecting member 9 is interposed between one fuel battery cell 2 and the other fuel battery cell 2, and an electrode support 2a of one fuel battery cell 2 is connected to the electrode connector 2a. The cell stack 3 is configured by being electrically connected to the oxygen side electrode 2d of the other fuel cell 2 through the current collecting member 9e. The current collecting member 9 has a plate shape and / or a felt shape made of a metal and / or a conductive inorganic material.

燃料電池セル2をさらに詳細に説明すると、電極支持体2aは上下方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持体2aにはこれを鉛直方向に貫通する複数個(図2では6個、図3〜図5の場合は4個で記載)の燃料ガス通過孔8が形成されている。   The fuel cell 2 will be described in more detail. The electrode support 2a is a plate-like piece that is elongated in the vertical direction, and has both flat surfaces and both sides of a semicircular shape. The electrode support 2a is formed with a plurality of fuel gas passage holes 8 (6 in FIG. 2 and 4 in FIGS. 3 to 5) penetrating the electrode support 2a in the vertical direction.

インターコネクタ2eは電極支持体2aの片面(図2のセルスタック3において上面)上に配設されている。燃料側電極2bは電極支持体2aの他面(図2のセルスタック3において下面)及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ2eの両端に接合せしめられている。固体電解質2cは燃料側電極2bの全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ2eの両端に接合せしめられている。酸素側電極2dは、固体電解質2cの主部上、即ち電極支持体2aの他面を覆う部分上に配置され、電極支持体2aを挟んでインターコネクタ2eに対向して位置せしめられている。   The interconnector 2e is disposed on one side of the electrode support 2a (upper surface in the cell stack 3 in FIG. 2). The fuel side electrode 2b is disposed on the other surface (the lower surface in the cell stack 3 of FIG. 2) and both side surfaces of the electrode support 2a, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 2e. The solid electrolyte 2c is disposed so as to cover the entire fuel side electrode 2b, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 2e. The oxygen-side electrode 2d is disposed on the main part of the solid electrolyte 2c, that is, on the portion covering the other surface of the electrode support 2a, and is positioned to face the interconnector 2e with the electrode support 2a interposed therebetween.

セルスタック3における隣接するセル2間には集電部材9が配設されており、一方のセル2のインターコネクタ2eと他方のセル2の酸素側電極2dとを接続している。セルスタック3の両端、即ち図2において上端及び下端に位置するセル2の片面及び他面にも集電部材42が配設されている。セルスタック3の両端に位置する集電部材42には電力取出手段(図示していない)が接続されている。   A current collecting member 9 is disposed between adjacent cells 2 in the cell stack 3 to connect the interconnector 2e of one cell 2 and the oxygen side electrode 2d of the other cell 2. Current collecting members 42 are also arranged at both ends of the cell stack 3, that is, one side and the other side of the cell 2 located at the upper end and the lower end in FIG. Electric power extraction means (not shown) is connected to the current collecting members 42 located at both ends of the cell stack 3.

セル2について更に詳述すると、電極支持体2aは燃料ガスを燃料側電極2bまで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ2eを介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック(若しくはサーメット)から形成することができる。   More specifically about the cell 2, the electrode support 2a is gas permeable to allow the fuel gas to permeate to the fuel side electrode 2b, and is also conductive to collect current via the interconnector 2e. Can be formed from a porous conductive ceramic (or cermet) that satisfies such requirements.

燃料側電極2b及び/又は固体電解質2cとの同時焼成により電極支持体2aを製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持体2aを形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35乃至50%の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は300S/cm以上、特に440C/cm以上であるのが好ましい。   In order to produce the electrode support 2a by co-firing with the fuel side electrode 2b and / or the solid electrolyte 2c, it is preferable to form the electrode support 2a from an iron group metal component and a specific rare earth oxide. In order to provide the required gas permeability, it is preferable that the open porosity is in the range of 30% or more, in particular 35 to 50%, and the conductivity is also 300 S / cm or more, in particular 440 C / cm or more. Is preferred.

特に電極支持体2aは、Y、Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Dy、Gd、Sm及びPrから選ばれた1種以上からなる希土類元素酸化物と、Ni及び/又はNiOとを主成分とすることが望ましい。このような組成とすることにより、固体電解質の熱膨張係数に近づけることができる。   In particular, the electrode support 2a is composed mainly of a rare earth element oxide composed of one or more selected from Y, Lu, Yb, Tm, Er, Ho, Dy, Gd, Sm and Pr, and Ni and / or NiO. Is desirable. By setting it as such a composition, it can approximate the thermal expansion coefficient of a solid electrolyte.

燃料側電極2bは多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているZrO(安定化ジルコニアを称されている)とNi及び/又はNiOとから形成することができる。 The fuel side electrode 2b can be formed of a porous conductive ceramic, for example, ZrO 2 (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element is dissolved and Ni and / or NiO.

固体電解質2cは、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrOから形成されている。 The solid electrolyte 2c has a function as an electrolyte that bridges electrons between the electrodes, and at the same time needs to have a gas barrier property in order to prevent leakage between the fuel gas and the oxygen-containing gas. Usually, it is formed from ZrO 2 in which 3 to 15 mol% of a rare earth element is dissolved.

酸素側電極2dは所謂ABO型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素側電極2dはガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が20%以上、特に30内50%の範囲にあることが好ましい。 The oxygen side electrode 2d can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. The oxygen-side electrode 2d is required to have gas permeability, and the open porosity is preferably 20% or more, and particularly preferably within 30 to 50%.

インターコネクタ2eは導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気でよい酸素含有ガスと接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO系酸化物)が好適に使用される。インターコネクト2eは電極支持体2aに形成された燃料ガス通過孔8を通る燃料ガス及び電極支持体2aの外側を流動する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが望まれる。 Although the interconnector 2e can be formed from a conductive ceramic, it needs to have reduction resistance and oxidation resistance because it comes in contact with a fuel gas that may be hydrogen gas and an oxygen-containing gas that may be air. In addition, a lanthanum chromite perovskite oxide (LaCrO 3 oxide) is preferably used. The interconnect 2e must be dense in order to prevent leakage of fuel gas passing through the fuel gas passage hole 8 formed in the electrode support 2a and oxygen-containing gas flowing outside the electrode support 2a. As described above, it is particularly desirable to have a relative density of 95% or more.

集電部材9は、弾性を有する金属又は合金若しくは導電性セラミックから形成された適宜の形状の部材、或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに、所要表面処理を加えた部材から構成することができる。   The current collecting member 9 can be composed of a member having an appropriate shape formed from an elastic metal, alloy, or conductive ceramic, or a member obtained by adding a required surface treatment to a felt composed of metal fiber or alloy fiber. .

そして、複数の燃料電池セル2の下端部は、図1、3に示すように燃料ガスタンク11に固定されている。即ち、燃料ガスタンク11の天板が、燃料電池セル2の下端部を保持固定するセル支持板10とされ、このセル支持板10に燃料電池セル2の下端部が支持固定されている。このセル支持板10は、セル側板10aとタンク側板10bとから構成され、セル側板10aには貫通孔が形成され、貫通孔に該当するタンク側板10bには、燃料ガスタンク11から燃料電池セル2に燃料ガスを供給するための貫通孔15が形成されている。セル側板10aの貫通孔とタンク側板10bにより保持固定用凹部13が形成されている。   And the lower end part of the some fuel cell 2 is being fixed to the fuel gas tank 11 as shown in FIG. That is, the top plate of the fuel gas tank 11 serves as a cell support plate 10 that holds and fixes the lower end portion of the fuel cell 2, and the lower end portion of the fuel cell 2 is supported and fixed to the cell support plate 10. The cell support plate 10 is composed of a cell side plate 10a and a tank side plate 10b. A through hole is formed in the cell side plate 10a, and the tank side plate 10b corresponding to the through hole extends from the fuel gas tank 11 to the fuel cell 2. A through hole 15 for supplying fuel gas is formed. A holding and fixing recess 13 is formed by the through hole of the cell side plate 10a and the tank side plate 10b.

タンク側板10bの貫通孔15の断面積の総和は、燃料電池セル2の燃料ガス通過孔8の断面積の総和よりも小さくされている。これにより、燃料ガスタンク11から燃料電池セル2への供給可能量は、燃料電池セル2から排出可能量よりも少なくされている。即ち、燃料電池セル2に供給され燃料ガス量は、タンク側板10bの貫通孔15により、燃料電池セル2の燃料ガス通過孔8から、各燃料ガス通過孔8に多少の断面積の違いがあったとしても、充分に余裕を持って排出しうる量とされている。   The sum of the cross-sectional areas of the through holes 15 of the tank side plate 10 b is made smaller than the sum of the cross-sectional areas of the fuel gas passage holes 8 of the fuel cells 2. Thereby, the supplyable amount from the fuel gas tank 11 to the fuel battery cell 2 is made smaller than the dischargeable amount from the fuel battery cell 2. That is, the amount of fuel gas supplied to the fuel battery cell 2 is slightly different in cross-sectional area from the fuel gas passage hole 8 of the fuel battery cell 2 to each fuel gas passage hole 8 by the through hole 15 of the tank side plate 10b. Even so, it is said that it can be discharged with sufficient margin.

この燃料ガスタンク11には、燃料電池セル2内部に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管17が接続され、この燃料ガス供給管17は改質器6に接続され、この改質器6には、被改質ガスを供給するための被改質ガス供給管19が接続されており、外部から被改質ガス供給管19を介して被改質ガスが改質器6に供給され、この改質器6で改質され、燃料ガスが燃料ガス供給管17を介して燃料ガスタンク11に供給される。   The fuel gas tank 11 is connected to a fuel gas supply pipe 17 for supplying fuel gas into the fuel battery cell 2, and the fuel gas supply pipe 17 is connected to the reformer 6. The to-be-reformed gas supply pipe 19 for supplying the to-be-reformed gas is connected, and the to-be-reformed gas is supplied to the reformer 6 from the outside through the to-be-reformed gas supply pipe 19. The fuel gas is reformed by the reformer 6, and the fuel gas is supplied to the fuel gas tank 11 through the fuel gas supply pipe 17.

即ち、図3に示すように、燃料ガスタンク11の天板を構成するタンク側板10bには、燃料電池セル2の電極支持体2aに形成されたガス通過孔8と連通する複数の貫通孔15が形成されており、セル側板10aには、燃料電池セル2の下端部が収容される貫通孔が形成されている。   That is, as shown in FIG. 3, the tank side plate 10b constituting the top plate of the fuel gas tank 11 has a plurality of through holes 15 communicating with the gas passage holes 8 formed in the electrode support 2a of the fuel cell 2. The cell side plate 10a is formed with a through hole in which the lower end portion of the fuel cell 2 is accommodated.

燃料電池セル2の保持固定用凹部13に挿入される電極支持体2aの端面中央部には、図3(c)に示すように、幅方向に所定間隔を置いて一列に配列したガス通過孔8が開口する凹部21が形成されており、燃料電池セル2端面をタンク側板10b、即ち保持固定用凹部13の底面に当接することにより、凹部21とタンク側板10bとの間にガス収容空間23が形成されている。   As shown in FIG. 3C, gas passage holes arranged in a row at predetermined intervals in the width direction are formed in the center of the end surface of the electrode support 2a inserted into the holding and fixing recess 13 of the fuel battery cell 2. 8 is formed, and the end surface of the fuel cell 2 is brought into contact with the tank side plate 10b, that is, the bottom surface of the holding and fixing recess 13 to thereby provide a gas storage space 23 between the recess 21 and the tank side plate 10b. Is formed.

セル側板10aは、ガラス等のシール剤を介して燃料ガスタンク10の天板として機能するタンク側板10bにねじ止めされ、セル側板10aの貫通孔の内面と燃料電池セル2外面との間にもガラス等のシール剤が介在され、接合されている。これにより、簡単にかつ確実にガスシールすることができる。   The cell side plate 10a is screwed to a tank side plate 10b functioning as a top plate of the fuel gas tank 10 through a sealing agent such as glass, and the glass is also provided between the inner surface of the through hole of the cell side plate 10a and the outer surface of the fuel cell 2. A sealing agent such as is interposed and joined. Thereby, gas sealing can be performed easily and reliably.

燃料電池セル2の一端部は、酸素側電極2dの非形成領域とされており、固体電解質2cがガラス等のシール剤にてセル側板10aの貫通孔内に固定され、これにより、緻密質の固体電解質2cを支持板10に固定するため、ガスタンク11内のガスの燃料電池セル2からの漏出を確実に防止できる。   One end portion of the fuel battery cell 2 is a non-formation region of the oxygen side electrode 2d, and the solid electrolyte 2c is fixed in the through hole of the cell side plate 10a with a sealing agent such as glass. Since the solid electrolyte 2c is fixed to the support plate 10, leakage of the gas in the gas tank 11 from the fuel battery cell 2 can be reliably prevented.

また、図1に示したように、燃焼領域4を挿通する酸素含有ガス供給管5は、その先端部が発電領域の下部であってセルスタック3間に位置している。発電で用いられなかった余剰の酸素含有ガスは、燃焼領域4内に自然流動するように構成されている。   Further, as shown in FIG. 1, the oxygen-containing gas supply pipe 5 inserted through the combustion region 4 has a tip portion located below the power generation region and located between the cell stacks 3. Excess oxygen-containing gas that has not been used for power generation is configured to naturally flow into the combustion region 4.

熱交換部7は、燃料電池セル2上方で燃焼された排ガスが排出する排ガス通路7aと、燃焼領域4を介してセルスタック3に対向して設けられた酸素含有ガス収容室7bとから構成されている。   The heat exchanging unit 7 includes an exhaust gas passage 7a through which exhaust gas combusted above the fuel battery cell 2 is discharged, and an oxygen-containing gas storage chamber 7b provided to face the cell stack 3 through the combustion region 4. ing.

排ガス通路7aは、燃料電池セル2上方から外部に向けて排出するように構成されており、酸素含有ガス収容室7bには外部から空気が導入されるようになっており、また酸素含有ガス供給管5が連通している。排ガス通路7aは酸素含有ガス収容室7bに沿って形成されており、この部分で熱交換される。   The exhaust gas passage 7a is configured to discharge from above the fuel cell 2 to the outside, and air is introduced into the oxygen-containing gas storage chamber 7b from the outside, and oxygen-containing gas supply The tube 5 is in communication. The exhaust gas passage 7a is formed along the oxygen-containing gas storage chamber 7b, and heat is exchanged in this portion.

以上のように構成された燃料電池では、外部からの酸素含有ガス(例えば空気)を熱交換部6の酸素含有ガス収容室7bに導入し、酸素含有ガス供給管5を介して発電室のセルスタック3間に噴出させ、燃料電池セル2間に供給するとともに、被改質ガスを被改質ガス供給管19を介して改質器6内に供給し、この改質器6にて改質して、燃料ガス(例えば水素)を燃料ガス供給管17、燃料ガスタンク11を介して燃料電池セル2の燃料ガス通過孔8内に供給し、発電領域におけるセル2において発電させる。   In the fuel cell configured as described above, an oxygen-containing gas (for example, air) from the outside is introduced into the oxygen-containing gas storage chamber 7 b of the heat exchanging unit 6, and the cell of the power generation chamber is connected via the oxygen-containing gas supply pipe 5. The gas is blown between the stacks 3 and supplied between the fuel cells 2, and the gas to be reformed is supplied into the reformer 6 through the gas to be reformed gas supply pipe 19. Then, fuel gas (for example, hydrogen) is supplied into the fuel gas passage hole 8 of the fuel battery cell 2 through the fuel gas supply pipe 17 and the fuel gas tank 11, and power is generated in the cell 2 in the power generation region.

発電に用いられなかった余剰の燃料ガスは燃料ガス通過孔8の上端から燃焼領域4内に噴出し、発電に用いれらなかった余剰の酸素含有ガスは、燃焼領域4内に噴出し、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスを反応させて燃焼させ、燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスが燃焼ガス導入口を介して熱交換部7の排ガス通路7aに導出され、熱交換器7の上端から排出される。   Excess fuel gas that has not been used for power generation is ejected into the combustion region 4 from the upper end of the fuel gas passage hole 8, and surplus oxygen-containing gas that has not been used for power generation is ejected into the combustion region 4, The fuel gas and the surplus oxygen-containing gas are reacted and burned to generate combustion gas. This combustion gas is led to the exhaust gas passage 7a of the heat exchange section 7 through the combustion gas inlet, and the upper end of the heat exchanger 7 is Discharged from.

そして、本発明の燃料電池では、燃料電池セル2の一端部をセル支持板10に保持固定し、このセル支持板10をガスタンク11に設けたため、燃料電池セル2は収納容器1に固定されるのではなく、収納容器1内に収容されたガスタンク11に保持固定されるため、例えば、1本の燃料電池セル2が破損した場合、その燃料電池セル2が保持固定されたガスタンク11を収納容器1から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となる。   In the fuel cell of the present invention, one end of the fuel cell 2 is held and fixed to the cell support plate 10 and the cell support plate 10 is provided in the gas tank 11, so that the fuel cell 2 is fixed to the storage container 1. Instead of being held and fixed in the gas tank 11 accommodated in the storage container 1, for example, when one fuel cell 2 is damaged, the gas tank 11 in which the fuel cell 2 is held and fixed is stored in the storage container. It can be taken out from 1 and replaced with other non-defective products, which facilitates maintenance.

また、ガスタンク11内のガスが、セル支持板10に設けられた貫通孔15を介して、電極支持体2aを燃料電池セル2の一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンク11から燃料電池セル2にガスを供給することができる。   Further, since the gas in the gas tank 11 passes through the electrode support 2a from one end to the other end of the fuel cell 2 through the through hole 15 provided in the cell support plate 10, piping is performed as in the conventional case. The gas can be supplied from the gas tank 11 to the fuel cell 2 without using the above.

また、本発明の燃料電池では、燃料ガスタンク11内のガスは、燃料ガスタンク11の天板として機能するタンク側板10bの貫通孔15を介して電極支持体2aのガス通過孔8に流入するため、均一なガス量を容易に燃料電池セル2のガス通過孔8に確実に供給できる。   In the fuel cell of the present invention, the gas in the fuel gas tank 11 flows into the gas passage hole 8 of the electrode support 2a through the through hole 15 of the tank side plate 10b that functions as the top plate of the fuel gas tank 11, A uniform amount of gas can be easily supplied to the gas passage hole 8 of the fuel cell 2 reliably.

また、本発明の燃料電池では、ガスタンク11内のガスは、タンク側板10bの貫通孔15を介してガス収容空間23に一旦収容され、このガス収容空間23から電極支持体2aのガス通過孔8に流入するため、ガスタンク11の貫通孔15に燃料電池セル2のガス通過孔8を位置合わせすることなく、ガスを燃料電池セル2のガス通過孔8に確実に供給できる。   Further, in the fuel cell of the present invention, the gas in the gas tank 11 is once stored in the gas storage space 23 through the through hole 15 of the tank side plate 10b, and the gas passage hole 8 of the electrode support 2a from the gas storage space 23. Therefore, the gas can be reliably supplied to the gas passage hole 8 of the fuel cell 2 without aligning the gas passage hole 8 of the fuel cell 2 with the through hole 15 of the gas tank 11.

さらに、燃料ガスタンク11のガスがガス収容空間23に一旦収容され、このガス収容空間23から電極支持体2aのガス通過孔8に流入するため、燃料ガスタンク11の圧力よりもガス収容空間23の圧力が小さくなり、これにより、燃料電池セル2の端面を押し出すような力を小さくでき、燃料電池セル2とセル支持板10とのガス封止信頼性を向上できるとともに、燃料ガスタンク11のタンク側板10bの貫通孔15の断面積の総和を、電極支持体2aのガス通過孔8の断面積の総和より小さい径の貫通孔15を複数形成することで所定量の燃料ガス供給に対応したので、燃料ガスタンク11の内圧を十分に高めることができ、複数の燃料電池セル2へのガス供給を均一にかつ十分に行うことができる。   Further, since the gas in the fuel gas tank 11 is temporarily stored in the gas storage space 23 and flows into the gas passage hole 8 of the electrode support 2a from the gas storage space 23, the pressure in the gas storage space 23 is higher than the pressure in the fuel gas tank 11. As a result, the force for pushing the end face of the fuel cell 2 can be reduced, the gas sealing reliability between the fuel cell 2 and the cell support plate 10 can be improved, and the tank side plate 10b of the fuel gas tank 11 can be improved. Since a plurality of through-holes 15 having a diameter smaller than the sum of the cross-sectional areas of the gas passage holes 8 of the electrode support 2a are formed, the fuel gas supply of a predetermined amount is supported. The internal pressure of the gas tank 11 can be sufficiently increased, and the gas supply to the plurality of fuel cells 2 can be performed uniformly and sufficiently.

また、発電に寄与しなかった余剰の燃料ガスと酸素含有ガスが燃焼領域4内に導入され、この燃焼領域4中で反応して燃焼し、この燃焼ガス及び外部の酸素含有ガスを熱交換部7に導入し、この熱交換器7で燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換、及び燃焼による酸素含有ガス収容室7b内の酸素含有ガスの加熱により、酸素含有ガスを予熱することができるため、燃料電池セル2を加熱して実質的に発電するまでの起動時間を大幅に短縮できる。   In addition, surplus fuel gas and oxygen-containing gas that did not contribute to power generation are introduced into the combustion region 4 and reacted and burned in the combustion region 4, and the combustion gas and the external oxygen-containing gas are transferred to the heat exchange section. The oxygen-containing gas is preheated by heat exchange between the combustion gas and the oxygen-containing gas in the heat exchanger 7 and heating of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas storage chamber 7b by combustion. Therefore, the starting time until the fuel cell 2 is heated to substantially generate power can be greatly shortened.

さらに、燃料電池セル2の上方に改質器6を設けたことにより、燃焼ガスにより改質器6を直接加熱でき、改質に必要な熱を十分に供給でき、改質性能を向上できる。   Furthermore, by providing the reformer 6 above the fuel battery cell 2, the reformer 6 can be directly heated by the combustion gas, heat necessary for reforming can be sufficiently supplied, and reforming performance can be improved.

また、燃料電池セル2が、電極支持体2a上に、燃料側電極2b、固体電解質2c、酸素側電極2dを設け、また電極支持体2a上にインターコネクタ2eを設けて構成し、燃料側電極2bを支持体としていないので、導電性を有する電極支持体2a、燃料側電極2bとして最適な特性を有するような組成等にそれぞれ制御することができ、最適な支持体2a、燃料側電極2bとすることができる。   The fuel battery cell 2 is configured by providing a fuel side electrode 2b, a solid electrolyte 2c, and an oxygen side electrode 2d on the electrode support 2a, and an interconnector 2e on the electrode support 2a. Since 2b is not used as a support, it is possible to control the composition so as to have optimum characteristics as the electrode support 2a having conductivity and the fuel-side electrode 2b, respectively. The optimum support 2a, fuel-side electrode 2b, can do.

即ち、燃料側電極自体を支持体とする場合には、電極としての特性と支持体としての特性を兼ね備える必要があり、電極に必要な組成、例えばNi+YSZで燃料電池セルの中で最も占める体積が大きい支持体を構成すると、例えばYSZからなる固体電解質との熱膨張係数差が大きいため、作製時や運転時において固体電解質の剥離やクラックが発生する虞があったが、本発明では、燃料側電極2bとは別個に電極支持体2aを有するため、セル中で最も体積の大きい電極支持体2aを、支持体として要求される特性に組成等を調整、例えば、Ni+Yから構成することにより、導電性を有するとともに、熱膨張係数を固体電解質に近づけることができ、固体電解質の剥離等を防止できる。 That is, when the fuel-side electrode itself is used as the support, it is necessary to combine the characteristics as the electrode and the support as the support. When a large support is configured, the difference in thermal expansion coefficient from, for example, a solid electrolyte made of YSZ is large, and thus there is a risk of peeling or cracking of the solid electrolyte during production or operation. Since the electrode support 2a is provided separately from the electrode 2b, the composition of the electrode support 2a having the largest volume in the cell is adjusted to the characteristics required for the support, for example, Ni + Y 2 O 3 As a result, it has electrical conductivity, the thermal expansion coefficient can be made close to that of the solid electrolyte, and peeling of the solid electrolyte can be prevented.

尚、本発明は上記形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記形態では、図2に示したような楕円柱状で複数の燃料ガス通過孔8を有する燃料電池セル2を用いてセルスタック3を構成した例について説明したが、燃料電池セルは円筒状で、燃料ガス通過孔が一つであっても良く、燃料電池セルの形状は特に限定されるものではない。   In addition, this invention is not limited to the said form, A various change is possible in the range which does not change the summary of invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which the cell stack 3 is configured using the fuel cell 2 having the elliptic cylinder shape and the plurality of fuel gas passage holes 8 as illustrated in FIG. 2 is described. However, the fuel cell is cylindrical. Thus, there may be one fuel gas passage hole, and the shape of the fuel cell is not particularly limited.

また、図3では、燃料電池セル2の端面に凹部21を形成することによりガス収容空間23を形成したが、図4に示すように、セル支持板10の保持固定用凹部13内に環状のスペーサ25を配置し、このスペーサ25に燃料電池セル2端を当接することにより、環状のスペーサ25内部にガス収容空間27を形成しても良い。この場合には、ガス収容空間27を簡単に形成できる。   Further, in FIG. 3, the gas containing space 23 is formed by forming the recess 21 on the end face of the fuel cell 2, but as shown in FIG. 4, an annular ring is formed in the holding fixing recess 13 of the cell support plate 10. The gas storage space 27 may be formed inside the annular spacer 25 by arranging the spacer 25 and bringing the end of the fuel cell 2 into contact with the spacer 25. In this case, the gas storage space 27 can be easily formed.

さらに、図5に示すように、セル支持板10の保持固定用凹部13内に、内方に突出するストッパ29を形成し、このストッパ29に燃料電池セル2端を当接することにより、ガス収容空間31を形成しても良い。   Further, as shown in FIG. 5, a stopper 29 protruding inward is formed in the holding and fixing recess 13 of the cell support plate 10, and the end of the fuel cell 2 is brought into contact with the stopper 29, thereby containing the gas. The space 31 may be formed.

また、上記形態では、燃料ガスタンク11の天板を構成するタンク側板10bと、このタンク側板10b上に固定されたセル側板10aとからセル支持板10を構成したが、本発明では、図6に示すように、燃料ガスタンク11の天板そのものをセル支持板35としても良い。   Moreover, in the said form, although the cell support plate 10 was comprised from the tank side plate 10b which comprises the top plate of the fuel gas tank 11, and the cell side plate 10a fixed on this tank side plate 10b, in this invention, FIG. As shown, the top plate itself of the fuel gas tank 11 may be the cell support plate 35.

即ち、燃料ガスタンク11の天板が支持板35とされており、このセル支持板35に保持固定用凹部37を形成し、この保持固定用凹部37の底面に貫通孔39を形成し、保持固定用凹部37内に燃料電池セル2の一端部を挿入し固定しても良い。この場合には、部材数を削減できる。   That is, the top plate of the fuel gas tank 11 is a support plate 35, a holding / fixing recess 37 is formed in the cell support plate 35, and a through hole 39 is formed in the bottom surface of the holding / fixing recess 37 to hold and fix it. One end of the fuel cell 2 may be inserted into the concave portion 37 for fixing. In this case, the number of members can be reduced.

本発明の燃料電池を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fuel cell of this invention. 本発明の燃料電池のセルスタックを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the cell stack of the fuel cell of the present invention. 燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続を示すもので、(a)は断面図、(b)は分解斜視図、(c)は燃料電池セルの端面に形成された凹部を示す斜視図である。The connection of a fuel cell and a fuel gas tank is shown, (a) is sectional drawing, (b) is a disassembled perspective view, (c) is a perspective view which shows the recessed part formed in the end surface of a fuel cell. 燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the connection of a fuel cell and a fuel gas tank. 燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another example of the connection of a fuel cell and a fuel gas tank. 燃料ガスタンクの天板を支持板とした場合において、燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続を示す断面図である。When the top plate of the fuel gas tank is a support plate, it is a cross-sectional view showing the connection between the fuel cell and the fuel gas tank.

符号の説明Explanation of symbols

2a・・・電極支持体
2b・・・燃料側電極(内側電極)
2c・・・固体電解質
2d・・・酸素側電極(外側電極)
2・・・燃料電池セル
8・・・ガス通過孔
10・・・支持板
11・・・ガスタンク
13、37・・・保持固定用凹部
15、39・・・支持板の貫通孔
21・・・電極支持体の凹部
23、27、31・・・ガス収容空間
25・・・スペーサ
29・・・ストッパ
2a ... Electrode support 2b ... Fuel side electrode (inner electrode)
2c: Solid electrolyte 2d: Oxygen side electrode (outer electrode)
2 ... Fuel cell 8 ... Gas passage hole 10 ... Support plate 11 ... Gas tank 13, 37 ... Recess 15 for holding and fixing 15, 39 ... Through hole 21 on support plate ... Recesses 23, 27, 31 of the electrode support body ... Gas storage space 25 ... Spacer 29 ... Stopper

Claims (9)

軸長方向にガス通過可能な電極支持体に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次設けてなる燃料電池セルと、該燃料電池セルの一端部を保持固定するセル支持板と、該セル支持板が設けられるガスタンクとを具備するとともに、前記ガスタンク内のガスが、前記セル支持板に設けられた貫通孔を介して前記電極支持体を前記燃料電池セルの一端部から他端部に通過することを特徴とする燃料電池。 A fuel cell in which an inner electrode, a solid electrolyte, and an outer electrode are sequentially provided on an electrode support that allows gas to pass in the axial direction, a cell support plate that holds and fixes one end of the fuel cell, and the cell support A gas tank provided with a plate, and the gas in the gas tank passes through the electrode support from one end of the fuel cell to the other end through a through hole provided in the cell support plate. The fuel cell characterized by the above-mentioned. セル支持板はガスタンクの一部を構成することを特徴とする請求項1記載の燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the cell support plate constitutes a part of a gas tank. セル支持板は、貫通孔を有するガスタンクの天板であることを特徴とする請求項2記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein the cell support plate is a top plate of a gas tank having a through hole. 燃料電池セルの一端部は、外側電極の非形成領域とされており、露出した固体電解質がシール剤にてセル支持板に固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の燃料電池。 4. The fuel cell according to claim 1, wherein one end portion of the fuel cell is a region where the outer electrode is not formed, and the exposed solid electrolyte is fixed to the cell support plate with a sealant. A fuel cell according to claim 1. ガスタンクは収納容器内に収納されていることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas tank is stored in a storage container. 電極支持体は軸長方向にガス通過孔を有し、セル支持板は前記電極支持体のガス通過孔と連通する貫通孔を有するとともに、前記セル支持板の貫通孔の総断面積は、前記燃料電池セルのガス通過孔の総断面積以下であることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれかに記載の燃料電池。 The electrode support has a gas passage hole in the axial direction, the cell support plate has a through hole communicating with the gas passage hole of the electrode support, and the total cross-sectional area of the through hole of the cell support plate is The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the fuel cell has a total cross-sectional area equal to or less than a gas passage hole of the fuel cell. 燃料電池セルは軸長方向に複数のガス通過孔を有することを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれかに記載の燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel cell has a plurality of gas passage holes in the axial direction. セル支持板には、燃料電池セルのガス通過孔と同数の貫通孔が形成されており、前記燃料電池セルのガス通過孔に、前記セル支持板の貫通孔がそれぞれ連通していることを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれかに記載の燃料電池。 The cell support plate is formed with the same number of through holes as the gas passage holes of the fuel cell, and the through holes of the cell support plate communicate with the gas passage holes of the fuel cell, respectively. A fuel cell according to any one of claims 1 to 7. 燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端に、該電極支持体の複数のガス通過孔及びセル支持板の複数の貫通孔が開口し、前記ガスタンクからのガスが一旦収容されるガス収容空間が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれかに記載の燃料電池。 At the end of the electrode support on the gas tank side of the fuel cell, a plurality of gas passage holes of the electrode support and a plurality of through holes of the cell support plate are opened, and a gas storage space in which the gas from the gas tank is temporarily stored 8. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is provided.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007026928A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2007095384A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Kyocera Corp Fuel battery cell and fuel battery
JP2007179757A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Kyocera Corp Cell stack device and fuel cell
JP2008218276A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2011044361A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Toyota Motor Corp Fuel cell module
JP2011060747A (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2012014922A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Toto Ltd Fuel battery device
JP2012049148A (en) * 2011-11-01 2012-03-08 Kyocera Corp Cell stack device and fuel battery
US8445154B2 (en) 2006-07-11 2013-05-21 Hitachi, Ltd. Header for supplying gas in fuel cell and fuel cell power system
JP2013229120A (en) * 2012-04-24 2013-11-07 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2014022230A (en) * 2012-07-19 2014-02-03 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2014167935A (en) * 2014-05-15 2014-09-11 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2018185985A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 京セラ株式会社 Cell stack device, module and module housing device
US10181605B2 (en) 2011-10-14 2019-01-15 Ngk Insulators, Ltd. Joining material and stack structure of fuel cell using the joining material
JP6684341B1 (en) * 2018-12-27 2020-04-22 日本碍子株式会社 Zygote
US10923756B2 (en) 2018-12-27 2021-02-16 Ngk Insulators, Ltd. Joining structure

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7701836B2 (en) 2001-11-27 2010-04-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Re-writable optical disk having reference clock information permanently formed on the disk

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007026928A (en) * 2005-07-19 2007-02-01 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2007095384A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Kyocera Corp Fuel battery cell and fuel battery
JP2007179757A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Kyocera Corp Cell stack device and fuel cell
US8445154B2 (en) 2006-07-11 2013-05-21 Hitachi, Ltd. Header for supplying gas in fuel cell and fuel cell power system
JP2008218276A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2011044361A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Toyota Motor Corp Fuel cell module
JP2011060747A (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2012014922A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Toto Ltd Fuel battery device
US10181605B2 (en) 2011-10-14 2019-01-15 Ngk Insulators, Ltd. Joining material and stack structure of fuel cell using the joining material
JP2012049148A (en) * 2011-11-01 2012-03-08 Kyocera Corp Cell stack device and fuel battery
JP2013229120A (en) * 2012-04-24 2013-11-07 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2014022230A (en) * 2012-07-19 2014-02-03 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2014167935A (en) * 2014-05-15 2014-09-11 Toto Ltd Solid oxide fuel cell device
JP2018185985A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 京セラ株式会社 Cell stack device, module and module housing device
JP6684341B1 (en) * 2018-12-27 2020-04-22 日本碍子株式会社 Zygote
US10923756B2 (en) 2018-12-27 2021-02-16 Ngk Insulators, Ltd. Joining structure

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